Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR CONTROLLING THE MOVEMENT OF A CLUTCH CONTROL ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/158973
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for controlling the movement of a clutch control element by an irreversible actuation system consisting of an electric actuator motor linked by mechanical transmission means to the clutch control element, by sending, to the electric motor, a reference voltage (Uref) that depends on a voltage (Ucalc) calculated to minimise the difference (σ) between the position (x) of the control element and a reference position (xref) that the control element is intended to attain, characterised in that the amplitude of the calculated voltage signal (Ucalc) is limited when the difference in speed (σ) is of a greater absolute value than the desired accuracy (εχ) of the reference position (xref) at the end of the movement.

Inventors:
MALOUM ABDELMALEK (FR)
KETFI-CHERIF AHMED (FR)
Application Number:
FR2015/050602
Publication Date:
October 22, 2015
Filing Date:
March 11, 2015
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
RENAULT SAS (FR)
International Classes:
F16D48/06
Domestic Patent References:
WO2012138953A22012-10-11
WO1992007730A11992-05-14
Foreign References:
DE102010053944A12011-06-22
Other References:
None
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé de contrôle du déplacement d'un élément de commande d'embrayage par un système d' actionnement irréversible composé d'un moteur électrique d' actionnement relié par des moyens de transmission mécaniques à l'élément de commande d'embrayage, par envoi au moteur électrique d'une tension de référence (Uref) sur la base d'une tension (Ucalc) calculée pour minimiser l'écart (σ) entre la position (x) de l'élément de commande et une position de référence (xref) que doit rejoindre l'élément de commande, dans lequel un premier signal de tension calculée (Ucalc) est limité en amplitude lorsque l'écart de position (σ) est supérieur en valeur absolue à la précision souhaitée (εχ sur la position de référence (xref) en fin de déplacement, caractérisé en ce que le premier signal de tension calculé (Ucalc) est saturé sur la tension maximum (Umax) ou minimum (Umax) du moteur électrique, s'il n'est pas compris entre ces deux valeurs.

2. Procédé de pilotage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplitude du signal de tension calculé (Ucalc) est limitée entre des valeurs égales au rapport des couples maximum (Umax) et minimum (CF111) du moteur électrique, sur un coefficient de limitation calibré ( ), lorsque l'écart (σ) est supérieur en valeur absolue à la précision (εχ) souhaitée sur la position de référence

(Xref) ·

3. Procédé de pilotage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tension calculée (Ucalc) est lissée, lorsque l'écart (σ) est inférieur en valeur absolue à la précision (εχ) souhaitée sur la position de référence

(Xref) ·

4. Procédé de pilotage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que si la valeur absolue de l'écart (σ) est inférieure à celle de la précision (εχ) r on applique un coefficient de réglage calibré (β) compris entre 0 et 1, à la tension calculée (Ucalc) , qui devient Ucalc* = β Ucalc .

5. Procédé de pilotage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tension calculée ( jj^aïc, jjcaic^j e s -^ corrigée par une intégration de l'écart (σ) avec un gain calibré (K±) non nul, lorsque cet écart est inférieur en valeur absolue à la précision (εχ) .

6. Procédé de pilotage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension de référence (Uref) appliquée au moteur électrique est obtenue en limitant la tension corrigée ( jjcaïc, jjcaic^j entre les valeurs tension maximum (Umax) et de tension minimum ( CF111 ) du moteur électrique.

7. Procédé de pilotage selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'intégrateur est bloqué, si le signal corrigé (Ucalc**) n'est pas compris entre les valeurs jjmin jjmax

Description:
PROCEDE DE CONTROLE DU DEPLACEMENT D ' UN ELEMENT DE COMMANDE

D ' EMBRAYAGE

La présente invention se rapporte au domaine des boîtes de vitesses robotisées.

Elle concerne un procédé de contrôle de la position d'un embrayage sur une boîte de vitesse robotisée pour véhicule équipé d'un groupe motopropulseur (GMP) thermique.

Plus précisément, cette invention a pour objet un procédé de contrôle du déplacement d'un élément de commande d'embrayage par un système d' actionnement irréversible composé d'un moteur électrique d' actionnement relié par des moyens de transmission mécaniques à un élément de commande d'embrayage, par envoi au moteur électrique d'une tension de référence.

Dans une boîte robotisée, la commande de l'embrayage est assurée par un système de pilotage électrique ou hydraulique commandé par un calculateur. Le système de pilotage est composé le plus souvent d'un moteur d' actionnement électrique, et d'un système de transmission de mouvement en direction d'une tringle ou d'un câble de commande d'embrayage.

Pour contrôler la transmission du couple du moteur thermique à la boite de vitesses pendant les opérations d'ouverture et de fermeture de l'embrayage, il est nécessaire de piloter avec grande précision (de l'ordre de 0.1 mm), la position du câble. Le système de transmission de mouvement entre le moteur électrique d' actionnement 1 et l'embrayage (non représenté) peut être composé, de façon non limitative, conformément à la figure 1 :

d'un jeu de pignons 3 permettant de transmettre le mouvement du moteur à un axe parallèle, d'un système de vis-écrou 4 qui transforme le mouvement de rotation de l'axe parallèle en un mouvement de translation,

d'un câble 2 lié au système vis-écrou 4, qui tire sur un levier ou d'une butée (non représentée), repoussant le diaphragme de l'embrayage,

et d'un ressort d'assistance 5, qui emmagasine l'énergie à la fermeture de l'embrayage, et qui la restitue, en aidant à l'ouverture de l'embrayage.

La particularité d'un tel système de transmission est son irréversibilité, liée au niveau de frottements important de la vis-écrou, qui permet de maintenir le système en position en cas de coupure du pilotage du moteur électrique (chute de tension par exemple) . L' irréversibilité du mécanisme pose cependant un problème de pilotage. En effet, tant que le moteur électrique ne fournit pas un niveau d'effort supérieur aux frottements, le système reste immobile, comme le met en évidence la figure 2, dont les courbes représentent respectivement le déplacement de la butée d'embrayage en fonction du couple fourni par le moteur d' actionnement dans le sens de la fermeture et de l'ouverture de l'embrayage, pour un embrayage neuf, (courbes A, B) , et pour un embrayage usé (courbes C, D) . Une fois les frottements vaincus, le système peut se mettre en mouvement très vite. Le niveau de frottement peut atteindre des valeurs de l'ordre de 70 à 80% de l'effort maximal du moteur électrique, et ce niveau de frottement peut varier en fonction de l'usure de 1 ' embrayage .

Afin de maîtriser la transmission du couple du moteur thermique à la boîte de vitesses, on n'admet pas de dépassement de la position du câble. Ceci rend l'utilisation de techniques de régulation classiques (type PID pour Proportionnel intégral Dérivé) insuffisantes pour traiter correctement ce type de problème.

La difficulté technique rencontrée, est de déplacer le câble d'embrayage avec une précision de 0,005 mm, sans dépassement, en dépit de la méconnaissance de l'effort qu' il faut appliquer par le moteur électrique afin de vaincre les frottements.

La présente invention a pour de rendre la phase de la transmission du couple du moteur thermique à la boîte de vitesses aussi transparente que possible pour les utilisateurs, c'est-à-dire en minimisant les à-coups de couple .

Les principales difficultés à surmonter sont :

- les frottements qui sont non linéaires,

- la précision statique recherchée, qui est de 0,005 mm, et

- d'assurer des petits déplacements (de l'ordre de 0,1 mm) sans dépassements de position, ce qui élimine les principales sources d' à-coups de couple lors de la phase de transmission du couple du moteur thermique à la boîte.

L'objectif est de mettre en œuvre dans une loi de commande originale, une stratégie qui assure le déplacement du câble de l'embrayage avec une précision de 0,005 mm, sans dépassements de position.

Dans ce but, l'invention propose de limiter en amplitude le signal de tension calculé pour minimiser l'écart entre la position de l'élément de commande et sa position de référence, lorsque cet écart est supérieur en valeur absolue à la précision souhaitée sur la position de référence en fin de déplacement.

De préférence, le signal de tension calculé est saturé sur la tension maximum ou minimum du moteur électrique, s'il n'est pas compris entre ces deux valeurs. La présente invention sera mieux comprise en se reportant à la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est un schéma de dispositif d' actionnement ,

la figure 2 illustre les variations de couple d'un actionneur de commande d'embrayage,

la figure 3 résume la stratégie de commande proposée,

la figure 4 montre l'évolution au cours du temps de la position de l'embrayage et de sa référence, et

la figure 5 montre l'évolution de la tension de référence de 1 ' actionneur .

Dans un système d' actionnement d'embrayage tel que celui de la figure 1, le moteur électrique peut être représenté par les équations suivantes : dl

L = U re f — ka>— RI

avec les données : o Régime du moteur électrique;

T: Couple du moteur électrique;

T d : Couple résistant du moteur électrique (entrée exogène inconnue, considérée comme une perturbation) ;

J: Inertie du moteur électrique ;

/: Courant de l'induit du moteur électrique ;

K : Coefficient de la tension induite par le moteur électrique ;

R : Résistance de l'induit du moteur électrique ; L : Inductance de l'induit du moteur électrique ;

jjre f . Tension de référence qu'on veut appliquer aux bornes du moteur électrique, comprise entre CF 1 " et U max ;

T d =f(pc) est une fonction de la position du câble de l'embrayage. Elle dépend de l'effort appliqué par le système vis-écrou 4, de l'effort du ressort de rappel 5 et de l'effort appliqué par le diaphragme de l'embrayage.

L'actionneur de la figure 1 dispose de capteurs qui permettent, avec certains calculs, de mesurer la position x (comprise entre deux butés : position ouverte et fermée) et

clx

la vitesse — = v d'un point du câble de l'embrayage.

dt

L'objectif de commande est de déplacer le câble de l'embrayage d'une position initiale x, à une position de référence x re f , pour satisfaire les conditions d'un parfait changement de rapport dans la boîte de vitesses. Conformément à la figure 2, ce déplacement est mis en œuvre en appliquant au moteur d' actionnement une tension de référence U ref , selon un procédé de commande, qui peut se décomposer en quatre étapes principales. Pour contrôler le déplacement de l'élément de commande d'embrayage tel que le câble d'embrayage de la figure 1, par un système d' actionnement irréversible composé d'un moteur électrique d' actionnement relié par des moyens de transmission mécaniques à l'élément de commande d'embrayage, ce procédé repose sur l'envoi au moteur électrique, de la tension de référence U ref déterminée sur la base d'une tension jj^aïc calculée pour minimiser l'écart σ entre la position x de l'élément de commande et la position de référence x ref r visée en fin de déplacement.

Une première étape consiste à produire un premier signal de tension calculé j j cal c , qui est saturé sur la tension maximum U max ou minimum U max du moteur électrique, s'il n'est pas compris entre ces deux valeurs. Pour élaborer U calc , on compare le signal de référence x re fr (consigne de position du câble de l'embrayage) avec le signal mesuré x (position instantanée du câble) . La tension appliquée au moteur d' actionnement dépend du signe et de l'amplitude de l'écart de position σ = x - x re fr et de deux paramètres calibrés, ε χ , et α> 1. ε χ représente l'erreur de position tolérée par rapport à la référence, ou intervalle toléré sur la position autour de sa cible, a est un coefficient de réduction appliqué à la tension calculée jjcaïc ^ e ]_ a f a ç 0n suivante.

Lorsque l'écart de position σ est supérieur en valeur absolue à la précision souhaitée ε χ sur la position de référence x ref en fin de déplacement (σ > ε χ ou σ < -ε χ ), la tension calculée est pondérée par le coefficient calibré a supérieur ou égal à 1. Le signal prend alors des valeurs égales au rapport des tensions maximum U max et minimum CF 1 " de la machine de traction sur un coefficient de limitation calibré a. Les valeurs U max /a ou U m i n /a déterminent la plage de tension utilisable pour le déplacement de la commande d' embrayage .

Lorsque l'écart a est inférieur en valeur absolue à la précision ε χ souhaitée, la tension calculée jj calc est lissée en lui appliquant par exemple une formule du type :

Q + £x U min - (o- - e x )Uπιαχ

U'

2αε χ

Une deuxième étape consiste à régler le signal de tension calcul U calc . Pour produire le signal réglé U calc *r on applique ou non à u calc un coefficient de réglage calibré β avec (0 < β < 1), selon que le système possède ou pas l'énergie nécessaire pour déplacer la commande sur la distance σ restante jusqu'à la cible x re f- Cette opération vise à freiner la commande d'embrayage à son arrivée sur la consigne de position x re f- Si l'énergie est suffisante, on réduit l'énergie (jusqu'à la couper dans une situation extrême) pour éviter un éventuel dépassement de la cible Xref- Si l'écart σ est supérieur en valeur absolue à l'erreur de position tolérée ε χ {\νε χ \ > \σ\), on applique le coefficient β au signal de tension calculée U calc , avec (0 < β≤ l) . Le signal devient U calc * = β U calc , comme indiqué sur la figure 3. Sinon, U calc * = U calc .

Une troisième étape consiste à additionner un terme intégré au signal U^ alc , si l'écart de position σ se trouve compris entre —ε χ et ε χ . La tension calculée u calc ' U calc * est corrigée par une intégration de l'écart σ avec un gain calibré K± non nul, lorsque cet écart est inférieur en valeur absolue à la précision ε χ . Cette originalité de l'invention repose sur l'activation ou la désactivation de l'intégration de l'écart σ (multiplié par le gain calibré K±) , lorsque cet écart est inférieur en valeur absolue à la précision ε χ . Si | σ| < ε χ , Dns ce cas, K t = K* non nul. Sinon,K " i = 0 , et le terme de correction intégré l'est également .

Une quatrième phase consiste à surveiller le signal corrigé U calc ** dans un saturateur, pour voir si ce signal est compris entre les valeurs U min et U max . Si ce n'est pas le cas, le booléen G du saturateur est égal à 1, et le l'intégrateur est bloqué. Cette boucle, dite « anti-wind- up », permet de supprimer le terme d' intégration pour saturer U calc ** . Grâce à cette mesure, la tension de référence U ref issue du limiteur est toujours comprise entre les valeurs tension maximum U max et minimum CF 1 " du moteur électrique 1. En conclusion, la stratégie proposée permet de réduire l'écart de position très rapidement pour arriver à une précision de d'environ 0,005 mm, sans dépassement de position. Ce résultat est mis en évidence sur les figures 4 et 5, sur lesquelles on a représenté, d'une part l'évolution au cours du temps de la position de la commande x et sa consigne de référence x re fr et d'autre part l'évolution correspondante de la tension de référence U ref . Le procédé de l'invention permet donc de transmettre le couple du moteur thermique à la boîte de vitesses pratiquement sans à-coups de couple. Enfin, la convergence vers la position cible ne dépend en aucun cas des paramètres intrinsèques du système, tels que l'inertie et le temps de réponse de l'actionneur et d'éventuels retard, ce qui rend cette stratégie particulièrement robuste.